Крошечные преобразователи мощности, которые работают на вибрационной энергии

Фотография предложенного пьезоэлектрического преобразователя.Кредит: Калифорнийский университет Сан -Диего

Калифорнийский университет Сан-Диего и ученые CEA-leti разработали новаторский пьезоэлектрический преобразователь DC-DC, который объединяет все переключатели питания на один чип для увеличения плотности мощности.Эта новая топология мощности, которая выходит за рамки существующих топологий, сочетает в себе преимущества пьезоэлектрических преобразователей с емкостными преобразователями DC-DC.

Конвертеры мощности, разработанная командой, намного меньше, чем огромные, громоздкие индукторы, которые в настоящее время используются для этой роли.Устройства в конечном итоге можно использовать для любого типа DC-DC LRNч, во всем, от смартфонов до компьютеров, до серверных ферм и гарнитур AR/VR.

Результаты были представлены в статье «Интегрированная серия с двумя сторонами/параллельный пьезоэлектрический резонатор на основе 20-2,2 В.

«Двойной серии/параллельный пьезоэлектрический резонатор (DSPPR) является первым IC, используемым для преобразования мощности на основе PR, и достигает до 310% снижения потерь по сравнению с опубликованными предыдущими аргументами и совместными дискретными конструкциями для видеомагнитофонов <0,125,».В документе сообщается.

«Этот инновационный подход повышает производительность, особенно при низких коэффициентах преобразования напряжения - области, где предварительные работы изо всех сил пытались поддерживать как высокую эффективность, так и оптимальное использование пьезоэлектрических материалов», - сказал Патрик Мерсье, профессор Департамента электрической и компьютерной техники в UC SanДиего и старший автор газеты.

В статье объясняется, что гибридный преобразователь DSPPR использует способность интегрированных цепей предлагать сложные этапы питания на небольшой области по сравнению с дискретными конструкциями и обеспечивает эффективную работу устройства при коэффициентах преобразования напряжения (VCR) менее 0,1.

«IC предоставляет особую возможность консолидировать все переключатели мощности в одном чипе, значительно уменьшая след и повышение точности контроля фазы»,-сказал Гаэль Пиллоннет, научный директор подразделения силиконных компонентов CEA-leti.

Кроме того, включение дополнительных емкостных стадий преобразователя на основе емкости, как до, так и после пьезоэлектрического преобразователя DC-DC, способствует улучшению производительности.

“Эта стратегическая интеграция снижает спрос на пьезоэлектрический материал, что приводит к более компактному преобразованию с заметно меньшим общим объемом. Через незначительный увеличение дополнительных конденсаторов, что составляет менее 10 процентов, бледнеть по сравнению с существенным прибылью, облегченным предлагаемой топологией., - сказал Пиллоннет.

«Преобразователь DC-DC, особенно в низком диапазоне видеомагнитофса, который был в центре нашей работы, имеет широко распространенные приложения в различных секторах, таких как мощные вычислительные серверы, автомобильные системы, USB-зарядные устройства и устройства с батарейным питанием».сказал Вэнь-Чин Брайан Лю, доктор философии.Студент исследовательской группы Mercier и ведущий автор статьи.